JP2015518529A - 繊維をプレコーティングでコーティングする方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主方向Ｄに延びる繊維（１０）の上に第１の金属合金のコーティングを堆積させる方法に関し、方法は以下のステップを含む。ａ）第１の金属合金の第１の塊（２０）を提供し、この合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ１を占めるように、第１の塊（２０）をその融解温度より高く加熱するステップと、およびｂ）繊維（１０）の長さの少なくとも一部分が第１の合金のコーティング（２５）によって覆われるように、繊維（１０）が延びる方向に沿って液体の第１の塊（２０）を通して上流から下流へ繊維（１０）を第１の速度Ｖ１で移動させ、コーティングは、主方向Ｄに対して直角な平面内の繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備えるステップ。ステップａ）の前に、以下のステップが実施される。ｉ）第１の合金の融解温度ＴＦ１よりも厳密に高い融解温度ＴＦ２を有する第２の金属合金の第２の塊（２２０）を提供するステップと、ｊ）第２の塊（２２０）をその融解温度よりも高く加熱して、第２の合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ２を占めるようにするステップと、次いで繊維（１０）を第２の合金を通して上流から下流へ移動させるステップであって、この移動の間に第２の合金が吸着される条件が、粘度−キャピラリー条件下にあるように、長さのこの部分にわたり、繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備える第２の合金のコーティング（２２５）によって繊維（１０）が覆われるように、この移動を第２の速度Ｖ２で行うステップと、およびｋ）コーティング（２２５）が固体になるまで冷却されるステップ。

Description

本発明は、金属マトリックス複合材料から部品を製作する分野におけるものである。本発明は、主方向Ｄに延びる繊維上に第１の金属合金のコーティングを堆積させる方法に関し、方法は以下のステップを含む：
ａ）第１の金属合金の第１の塊を提供し、この合金が液体状態であり、かつ空間Ｅを占めるように、第１の塊をその融解温度よりも高く加熱するステップと、および
ｂ）繊維の長さの少なくとも一部分が第１の合金のコーティングによって覆われるように、繊維が延びる方向に沿って液体の第１の塊を通して上流から下流へ繊維を第１の速度Ｖ１で移動させ、コーティングは、主方向Ｄに対して直角な平面内の繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備えるステップ。

ある種の用途、特に航空機のタービンエンジン部品向けに、繊維、例えばセラミック繊維で強化された金属マトリックス複合材料でできた部品は、非常に大きな可能性がある。

このような複合材は、剛性および機械的強度の面で性能が高く、繊維強化によって、同等の性能ではあるが、繊維で強化していない同じ金属合金でできた部品と比べて軽量化できる。

このような複合材は、繊維周りに鞘を形成する金属コーティングでコーティングされた強化繊維により構成された半完成品から作られる。金属コーティングの合金は、このように鞘に収まった繊維が、その後の製造ステップの間に埋め込まれることになるマトリックスの合金と同じである。

繊維を金属合金でコーティングするためには、例えば、電界中における化学蒸着、熱蒸着、または金属粉末の電気泳動により合金を堆積させることが可能である。

以下の説明では、「上流」および「下流」という用語は、繊維が移動する方向に対して定義されている。

欧州特許第０９３１８４６号明細書には、液体技術（繊維「コーティング」と呼ばれる）により繊維上に合金を堆積させる方法が記載されている。この装置は図３を参照して説明される。

合金の塊１２０は、液体になるまで加熱され、次いで繊維１１０は、その主方向（繊維の中心軸）に沿って液体の塊１２０を通して移動させられる。繊維１１０は、上流のプーリー１４１と、塊１２０のいずれかの側に位置する下流のプーリー１４２との間に延びており、繊維は、プーリーに対して進むのに適している。繊維１１０を溶融した金属合金１２０に長時間接触させたままにして損傷するリスクを避けるため、塊１２０が加熱されている最中は、繊維１１０は初めに、上流のプーリー１４１と下流のプーリー１４２との間に延びる繊維１１０の部分に位置するプーリー１４８を用いて、合金の塊１２０から離れて保持される。したがって、繊維１１０は合金の塊１２０に触れない。塊１２０が液体になると、繊維１１０は、上流のプーリー１４１より下流のプーリー１４２に向かって２つのプーリーの間で進められ、図３に示す通り繊維１１０が塊１２０に接触するまでプーリー１４８を移動することにより、繊維１１０は、合金の塊１２０に向かって連続的に動かされる（横向きの両矢印はプーリー１４８の移動を示し、プーリーは移動が終了して、もはや繊維１１０に触れていない）。液体の塊１２０を通過した繊維１１０の部分は次いで、所与の厚さの合金のコーティング１２５で覆われる。

この技術において、液体の塊１２０は、ヒーター１３５によって加熱されるるつぼ１３０内で浮き上がったまま維持されるが、それによって合金の塊１２０が、るつぼ１３０を構成する材料によって汚染されないという利点を備えている。

それでもこの方法には欠点がある。繊維上にある範囲内の厚さ（例えば、厚さ約５０マイクロメートル（μｍ））の合金のコーティング１２５を得るためには、繊維１１０は、合金の液体の塊１２０を高速で通過する必要がある。残念ながら、合金の液体の塊１２０を通る繊維１１０の速度が速すぎる（１秒あたり数メートルを超える）とき、繊維１１０と合金との接触時間が短すぎて、繊維を液体の合金で完全に湿らせることができず、それによって繊維１１０が合金の塊１２０に浸透しなくなる結果となり、したがって合金の塊１２０の周縁部に繊維１１０が留まる。したがって、この方法によると、コーティングされる繊維１０の周縁部は最大でもおよそ４分の３（直線の繊維に対して直角な断面の４分の３）である。

高速における繊維１１０の濡れを改善するための１つの解決策は、合金の金属により濡らすことができる化合物を、反応性化学蒸着法（ＲＣＶＤ）により繊維１１０上に堆積させるものである。この方法は、仏国特許発明第２８９１５４１号明細書に記載されている。

そうすると、図３に示す通り繊維１１０を合金の塊１２０（の中心）を通過させ、繊維１１０上に合金の堆積物を得ることが可能である。

それでも、この方法には欠点がある。具体的には、塊１２０から出るところで突発的に合金が散る現象が発生し、それによってある程度一定の間隔で繊維１１０上に形成される合金の液滴が形成される。

この状況を図４に示しており、液滴１２８と共に合金の塊１２０を出る繊維１１０の長手方向断面が示されている。

このような液滴１２８は望ましくなく、その理由は特に、繊維１１０がマトリックス中に埋め込まれた後に、複合材料内で均一に分布する妨げになるためである。さらに、下流のプーリー１４２に達したときに繊維が切れてしまう。

欧州特許第０９３１８４６号明細書 仏国特許発明第２８９１５４１号明細書

本発明の目的は、これらの欠点を改善することである。

本発明の目的は、繊維を高速でも確実に合金の塊を通過させ続けながら、これらの液滴の形成を防ぐことができる方法を提供することである。

この目的は、ステップａ）の前に以下のステップを実施することにより達成される：
ｉ）第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも厳密に高い融解温度Ｔ_Ｆ２を有する第２の金属合金の第２の塊を提供するステップと、
ｊ）第２の塊をその融解温度よりも高く加熱して、第２の合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ２を占めるようにするステップと、次いで繊維を第２の合金を通して上流から下流へ移動させるステップであって、この移動の間に第２の合金が吸着される条件が、粘度−キャピラリー（ｖｉｓｃｏ−ｃａｐｉｌｌａｒｙ）条件下にあるように、繊維の長さのこの部分にわたり、繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備える第２の合金のコーティングによって繊維が覆われるように、この移動を第２の速度Ｖ２で行うステップと、および
ｋ）第２の合金のコーティングが固体になるまで冷却するステップ。

これらを提供することによって、繊維が第２の合金でコーティングされるため、第１の合金を通過する際に第１の合金によってよく濡らされ、また、繊維上の第１の合金のコーティングは、液滴が形成されることなく、繊維全体に沿って均一な厚さになる。したがって、第１の合金を用いてより高速で（１秒あたり１メートル（ｍ／ｓ）より速く）繊維をコーティングし、所望のコーティング厚さ、良好なコーティングの付着性、および、このようにしてコーティングされた繊維の良好な安定度を備えることが可能である。

有利には、第２の合金は第１の合金で脆化する相を生成しない。

したがって、第２の合金と第１の合金はその間に強くて丈夫な付着性をもたらし、その結果得られる複合材はより強くなる傾向がある。

以下に非限定的な例によって示した実施の詳細な説明を読むことで、本発明はよく理解され、その利点はさらに明らかになる。

説明は、以下の添付図面を参照している。

液体の合金により繊維を覆うための本発明の方法を用いる装置の概略図である。 本発明の方法を用いることによって合金でコーティングした繊維を示す図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 液体の合金によって繊維を覆うための先行技術の方法を用いる上述の装置の概略図である。 先行技術の方法を用いることによって合金でコーティングされた上述の繊維の長手方向断面である。

以下、繊維１０をコーティングするための本発明の方法を説明する。

例として、繊維１０はセラミックでできている。

特に繊維１０は、タングステンまたは炭素の芯を取り囲む炭化ケイ素（ＳｉＣ）でできている。

通常、繊維１０はそれぞれ数マイクロメートルの厚さを有する熱分解炭素層を備えている。この層は、主に熱分解炭素の薄い層の層状構造（以下の説明を参照）の結果、第１にＳｉＣ繊維と、反応性が高いことが多い繊維の外側の金属材料との間の拡散障壁として作用することにより化学的にＳｉＣ繊維を保護し、第２に切れ目の影響を制限し、あり得る割れの防止を可能にすることによりＳｉＣ繊維を微小欠陥の拡大から機械的に保護するため有利である。

「コーティング」という用語は、大気温度では固体である合金が液状の間に、合金と接触した基材（ここでは繊維）を動かした結果、合金を基材の上に堆積させることを意味するために用いられる。「合金」という用語は、純金属、すなわち元素周期表（メンデレーエフの表）の単一の元素により構成される金属（微量元素は無視）を含むために用いられる。

ある量（第１の塊）の第１の合金が提供され、この第１の塊２０のこの第１の合金は、液体になるまで加熱される（ステップａ）。

この加熱は、ある量のこの第１の合金を容器、例えばるつぼ３０に入れ、第１の合金全体にわたって温度がその融解温度Ｔ_Ｆ１よりも高くなるまでヒーター３５によりこれを加熱することによって実施される。周知の方法で、この第１の合金の液体の第１の塊２０は、るつぼ３０内で浮き上がったまま維持され、したがって、第１の塊２０がるつぼ３０に触れないため、るつぼ３０が作られる材料によって汚染されないという利点を備えている。

例としてヒーター３５は、るつぼ３０の周りに配置されたインダクターであり、インダクターもこの第１の合金の第１の塊３０を浮上させたまま維持する。

液体になると、この第１の塊２０は空間Ｅ１を占め、すなわち第１の塊２０がこの空間Ｅ１を完全に満たすが、それを超えては広がらない。

第１の合金が純金属でない場合は、融解温度Ｔ_Ｆは合金の特定の組成に対する液相線温度である。

例として、第１の金属合金はチタン合金である。

例えば、この第１の合金は、重量で以下の組成を有するＴｉ−６２４２でもよい：
６％Ａｌ＋２％Ｓｎ＋４％Ｚｎ＋２％Ｍｏ
残りがＴｉである。

繊維１０は、上流のプーリー４１から下流のプーリー４２へ向かって図１中に矢印Ｆで示す方向に進むのに適した上流のプーリー４１と下流のプーリー４２との間に延びるような方法で配置される。

したがって繊維１０は、第１の時点ｔ１において第１の区画Ｓ１より下流に位置する繊維１０の第２の区画Ｓ２によって占められていた場所を、その後の時点ｔ２で占めるように繊維１０の任意の第１の区画Ｓ１（その下流の端部以外）が、第１の時点ｔ１とその後の時点ｔ２との間を動くような方法で、延びている主方向Ｄに沿って移動する。

２つのプーリーの間で、繊維１０は張力がかけられているため、繊維１０の各断面に対しても同じである主方向Ｄに沿って延びている。繊維１０の他の部分については、繊維１０は必ずしも直線である必要はなく、その主方向Ｄは、繊維１０に沿って変わってもよく、例えば、繊維１０（およびその主方向）はプーリー周りの円弧にしたがう。

上流のプーリー４１は塊２０より上流に位置し、下流のプーリー４２は第１の塊２０より下流に位置する。

上流のプーリー４１および下流のプーリー４２は、繊維１０を駆動するための駆動機構４０の部分を形成し、繊維１０は、例えば駆動機構４０内に含まれるモーター（図示せず）によって駆動される。

上流のプーリー４１および下流のプーリー４２は、繊維が１つのプーリーから他方のプーリーへ直線的に延びるとき（すなわち、繊維がこれら２つのプーリーを互いに結ぶまっすぐな線に沿って延びるとき）、繊維１０が第１の合金の第１の塊２０（の中心）、したがって空間Ｅ１を通過する（ステップｂ））ように位置している。

駆動機構４０は、上述の通り繊維１０を第１の塊２０内に通過させ、繊維１０を導くためのプーリー以外のガイド機構を含んでもよい。

有利には、繊維１０の主方向Ｄは、空間Ｅ１より上流の点と空間Ｅ１より下流の点との間で不変（繊維１０は直線）である。したがって繊維は、コーティングされると直線の形状を保持する傾向がある。

第１の合金を繊維１０の長さの一部（例えばこれらの大部分）にコーティングするために、この部分は、上述の通り第１の塊２０および空間Ｅ１を通過させられる。次いで、第１の合金のコーティング２５を繊維１０に堆積させる。

繊維１０は第１の移動速度Ｖ１で合金の第１の塊２０を通過する。本発明の方法では、この第１の速度Ｖ１は速く、例えば２ｍ／ｓより速い。

本発明において、上述の通り繊維１０をコーティングする前に、繊維１０はプレコーティングされる（ステップｉ）、ｊ）、およびｋ））。

このプレコーティングは、上記のコーティングと同様の方法で実施されるが、それでも違いがある。

第１に、プレコーティングは、第１の塊２０の第１の合金とは異なる第２の合金の第２の液体の塊２２０を通して行う。したがって第２の合金は組成が第１の合金とは異なり、すなわち同じ化学元素でできていないか、または同じ化学元素ではあるが異なる割合でできている。

さらに、このプレコーティングは、移動の間に第２の合金が吸着される条件が、繊維１０による合金の吸着の粘度−キャピラリー条件下にあるようなものとなる移動速度Ｖ２（第２の速度Ｖ２）で行う。このような粘度−キャピラリー条件は、繊維によって吸着される合金の厚さ（すなわち、繊維上に堆積して残り−そこでこれは合金の吸着と呼ばれる）が、速度Ｖの３分の２乗に比例する（すなわち、Ｖ^２／３に比例する）状況に対応する。吸着される合金の厚さは小さく、数マイクロメートル（μｍ）程度である。

有利には、コーティング速度Ｖ１は、プレコーティング速度Ｖ２よりも厳密に速く、すなわちプレコーティング速度Ｖ２はコーティング速度Ｖ１よりも厳密に遅い。したがって所望の厚さ、例えば５０μｍ程度の厚さの第１の合金のコーティングを繊維１０上に堆積させることが、繊維１０に沿って形成する液滴を伴うことなく可能である。

例えば、速度Ｖ２は１ｍ／ｓ以下である。

ある種の構造において、最終的な複合材料中の繊維１０の体積分率（すなわち、繊維１０が金属マトリックス中に埋め込まれた後）は、優れた機械的性能を得るために、できる限り大きいことが望まれる。この目的のために、プレコーティング中およびコーティング中に繊維１０の上に堆積させるコーティングの全体の厚さは、できる限り小さくすべきである。できる限り遅い（コーティング中に堆積させる）第１の合金２５の厚さを得るためには、第１の速度Ｖ１は、できる限り小さくすべきである。そこで、速度Ｖ１はある状況下において第２の速度Ｖ２よりも遅く、粘度−キャピラリー条件の範囲内にある。

図１は、第２の合金を用いてこの方法でプレコーティングされる繊維１０を示す図であり、第２の合金の第２の塊２２０は、その融解温度Ｔ_Ｆ２よりも高い温度までヒーター２３５によって加熱される、るつぼ２３０内に位置している。繊維１０は、第２の塊２２０より上流に位置する第３のプーリー２４３と第２の塊２２０より下流に位置する第４のプーリー２４４との間で張力がかけられる。繊維は、上流のプーリー２４３より下流のプーリー２４４へ移動させられ、空間Ｅ２を占める、第２の合金の第２の塊２２０を通過する。繊維は主方向Ｄ２に沿って延びる。

合金の第２の塊２２０が加熱されている最中は、第３のプーリー２４３と第４のプーリー２４４との間の繊維１０の部分は、中間プーリー（図示せず）によって合金の塊２０から離れて保持され、その後、（図３を参照して説明したプーリー１４８に関する方法と同様の方法で）合金の第２の塊２２０に向かって動かされる。

第２の速度Ｖ２が粘度−キャピラリー条件内であれば、繊維１０は第２の合金によってよく濡らされ、繊維は第２の塊２２０内に完全に浸透する。第２の塊２２０を離れる際、繊維１０は、その外周全体およびコーティングされることになる部分の長さ全体にわたって実質的に一定の厚さの第２の合金のコーティング２２５を備える。この厚さは繊維１０の直径に比べて小さく、すなわち、この直径の１０分の１未満である。

コーティングすることが望ましい繊維１０の部分全体が第２の合金でコーティングされたら、コーティングは固体になるように冷却させる（ステップｋ）。

この冷却を速めるために、繊維１０のこの部分にコーティングされた第２の合金を冷却する冷却器を用いることが有利である。

したがって冷却器は、空間Ｅ２より下流の繊維１０の経路上（ならびにその後のコーティング装置より上流、および第２の合金が第４のプーリー２４４と接触するときに固体であるように、できる限り第４のプーリー２４４より上流）に位置する。

例として、冷却器は繊維１０が通過する鞘であり、かつ鞘の内部を満たす（例えば大気温度の）ガスまたは空気の流れを送り出して、その中で繊維１０は冷却されるために浸漬される。

その後、繊維１０は第２の合金のこのコーティング２２５で既にコーティングされているが、第１の合金でコーティングされる。この目的のために繊維１０は、上述の方法を用いて合金の第１の塊２０を速度Ｖ１で通過させられる。

第１の塊２０を出る際、繊維１０上の第２の合金のコーティング２２５は、その外周全体にわたり、かつコーティングされることになる部分の長さ全体に沿って実質的に一定の厚さの第１の合金のコーティング２５を備える。

コーティング２５を担持する繊維１０が下流のプーリー４２に触れることを考えると、コーティング２５は、下流のプーリー４２と接触するときに固体である必要がある。

コーティングの後、コーティング２５が下流のプーリー４２に触れるときに固体であるよう十分に冷却するために、冷却器６０が用いられ、そのとき、この冷却器は空間Ｅ１より下流、プーリー４２より上流に位置する。例として、冷却器は、プレコーティング操作より下流の上記の冷却器と同様である。

第２の合金は、第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも高い融解温度Ｔ_Ｆ２を備える。

驚いたことに、本発明者らによって実施された試験は、第２の合金の融解温度Ｔ_Ｆ２が第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも低いときに、第１の合金のコーティング２５および繊維１０は、脆化されるリスクを冒すことを示した。さらに、第１の合金のコーティング２５は第２の合金のコーティング２２５の表面を均一に濡らさず、すなわち、第２の合金のコーティング２２５の一部は第１の合金によって覆われない。

この原因は、第１の合金の塊（コーティング）を通過する間、第２の合金がその融解温度Ｔ_Ｆ２を超えて加熱され、（プレコーティング中に堆積させた）第２の合金は再融解して第１の合金中に溶け、さらに第２の合金は毛細管効果により収縮し、それによって繊維１０の表面がむき出しになるためである。さらに、第２の合金は液状であるため、同じく液状の第１の合金と反応し、それによって、その後の第１および第２の合金の冷却の間に第１の合金のコーティング２５を脆化し、かつ繊維１０を脆化する働きをする化合物を生成する。

例えば、１６７０℃の融解温度Ｔ_Ｆ１を有するＴｉ−６２４２チタン合金（第１の合金）のマトリックス内に埋め込まれることになる炭化ケイ素（ＳｉＣ）でできた繊維については、１５００℃の融解温度Ｔ_Ｆ２を持つジルコニウム−バナジウムＺｒ−Ｖの第２の合金とでは、プレコーティング（ステップｋ）後、コーティング（ステップｂ）中に炭化物（Ｚｒ、Ｔｉ−Ｃ）が繊維１０の周りおよびチタンの第１の合金の古いβ粒界に生成するのが観察された。

これらの炭化物は第１の合金のコーティング２５を脆化する。さらに、第２の合金のコーティング２２５が再融解すると、繊維１０を脆化する傾向がある。

驚いたことに、本発明者らによって実施された試験は、第２の合金の融解温度Ｔ_Ｆ２が第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１と等しいとき、すなわち、第２の合金と第１の合金が同一であるとき、繊維１０は合金によって完全に覆われないことを示した。

この原因は、（繊維が合金を通過するときの速度が低いため）プレコーティング中に繊維１０上に堆積させる合金の層が薄く、その後の冷却中に破損する傾向があるためである。さらに、この層はその後のコーティング操作の間に溶解することがある。したがって、引き続き実施されるコーティングは効果的ではなく、濡れが不十分な、むき出しになっている繊維１０の領域を伴う。

例えば、Ｔｉ−６２４２チタン合金でできたマトリックス内に埋め込まれることになる炭化ケイ素（ＳｉＣ）でできた繊維については、プレコーティングの後、脆いＴｉＣの層が繊維１０の表面に形成される。この層は厚みが薄いため、この層はその後の冷却中に破壊される。したがって、繊維１０と第２の合金のコーティング２２５との間で分離が起こり、むき出しの繊維１０の領域が残る。これらの繊維１０がむき出しになった領域はコーティング操作の間濡れが不十分で、したがって繊維１０は一部の場所が合金によって覆われていない。

一方、その後のコーティング操作の間に用いられる第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも厳密に高い融解温度Ｔ_Ｆ２を有する第２の合金を用いてプレコーティングが実施されるときは、繊維１０を覆う第２の合金のコーティング２２５の表面全体にわたって、すなわち、主方向Ｄに対して直角な平面内の繊維１０の周縁部全体にわたって、厚さが均一な第１の合金のコーティング２５が得られる。

この状況を、繊維１０がコーティングされた後の断面（すなわち、繊維１０のこの部分が延びる方向（主方向Ｄ）に対して直角な平面の断面）である図２に示している。

プレコーティング中、第２の速度Ｖ２は遅いため、第２の合金は繊維１０をよく濡らす。

第１の合金を通るその後のコーティング中、第１の合金は第２の合金のコーティング２２５をよく濡らし、均一な厚さの第１の合金のコーティング２５が第２の合金のコーティング２２５の表面全体にわたって形成され、コーティングはそこへ密着する。合金の融解温度Ｔ_Ｆ２は第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも高いため、第２の合金のコーティング２２５は、コーティング全体にわたって固体のままであり、それによって繊維１０を保護する。繊維１０の表面に熱分解炭素層が存在するとき、この層はこのコーティング操作の間に損傷を受けない。

したがって、第１の合金による繊維１０の濡れは、プレコーティングのない先行技術の方法に比べて改善されており、それによって繊維１０は、速い速度（１秒あたり数メートル）であっても合金の第１の塊２０内に完全に浸透することが可能になり、それによって液滴を形成することなく表面全体にわたって繊維が覆われる。

有利には、（プレコーティングの）第２の合金は、（コーティングの）第１の合金で脆化する相を生成しない。

したがって、第２の合金のコーティングと第１の合金のコーティングの間の界面は、この界面を脆化するどのような相（すなわち、冶金学的な相または化合物）も備えておらず、界面が、これらのコーティングの間で破壊または分離を引き起こすゾーンになるリスクがない。

例えば、（プレコーティングの）第２の合金は、（コーティングの）第１の合金中に存在する少なくとも１つの化学元素を含む。

したがって、複合材のマトリックス（第１の合金でできたマトリックス）は、繊維１０の近くで害になる形で化学的に改質されない。

あるいは化学元素は、チタンに対してβ生成効果を有し、すなわちニオブの構造のような体心立方構造を備える。あるいは、この化学元素はα生成効果を有する。

例えば、１６７０℃の融解温度Ｔ_Ｆ１を有するＴｉ−６２４２チタン合金（第１の合金）のマトリックス内に埋め込まれた炭化ケイ素（ＳｉＣ）でできた繊維には、第２の合金に、１８７０℃の融解温度Ｔ_Ｆ２を有し、重量で５１％のＴｉおよび重量で４９％のＮｂを含むチタンニオブ合金（Ｔｉ−Ｎｂ）が選択される。

プレコーティング中、第２の速度Ｖ２は遅い（約１ｍ／ｓに等しいまたはそれより遅い）ため、第２の合金は繊維１０をよく濡らし、この第２の合金のコーティング２２５は、繊維１０の表面全体にわたって４μｍの一定の厚さで形成され、このコーティングは繊維１０に密着する。このコーティング２２５は、結晶間の境界に炭化物ＴｉＣおよびＮｂＣがあるβ相チタンの結晶でできている。

その後のコーティング中、Ｔｉ−Ｎｂ合金はチタン合金によってよく濡らされる。少量のニオブはチタン内に拡散し、それによって、（合金の一部が液体状態になる）共融現象などの過冷却現象の出現を避けることができる。

有利には、第２の合金のチタン中に一部β相を得るために、第２の合金中のニオブ含有量は３％を超え（その含有量を下回ると、チタンは全体がα相になる）、かつ、プレコーティング中の繊維１０の過熱を避けるために、第２の合金中のニオブ含有量は５０％未満である（融解温度Ｔ_Ｆ２は、ニオブのパーセントと共に上昇するため）。

第１の合金がチタン合金のとき、ＳｉＣ繊維のプレコーティングに適したＮｂ−Ｔｉ以外の合金は、チタンと第１の合金中に存在する１つ（または複数）の追加の元素との合金である。追加の元素の融解温度は、第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも高くあるべきである。

有利には、追加の元素はチタンと共融混合物を生成せず、一方で完全固溶体（状態図中で固相線温度より下の単一の固相）を生成するか、または包晶反応を起こす。

このような追加の元素は以下の通り。ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔ）、レニウム（Ｒｅ）およびタングステン（Ｗ）。

したがって有利には、第１の合金がＴｉ−６２４２チタン合金のとき、第２の合金（またはプレコーティング）は、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｗにより構成される群の中の少なくとも１つの元素を含む。

したがって第２の合金は、Ｔｉ−Ｎｂ−Ｚｒ、Ｔｉ−Ｎｂ−Ｖ、Ｔｉ−Ｔａ−Ｚｒなど、この群からの複数の元素を伴うチタンの合金でもよい。

変種において、繊維１０が第２の合金を用いてプレコーティングされた後かつ繊維１０が第１の合金を用いてコーティングされる前に、（第２の合金のコーティングを備えた）繊維１０には、第２の合金の融解温度Ｔ_Ｆ２よりも厳密に低く、第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも厳密に高い融解温度Ｔ_Ｆ３を有する第３の合金を用いた第２のプレコーティング操作が行われる。

したがって、ステップｋ）の後かつステップａ）の前に、以下のステップが実施される：
ｌ）第２の合金の融解温度Ｔ_Ｆ２よりも厳密に低く、かつ第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも厳密に高い融解温度Ｔ_Ｆ３を有する第３の金属合金の第３の塊を提供するステップと、
ｍ）第３の合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ３を占めるように、第３の塊をその融解温度よりも高く加熱するステップと、次いで繊維を第３の合金を通して上流から下流へ移動させるステップであって、この移動を、この第３の移動の間に第３の合金が吸着される条件が粘度−キャピラリー条件下にあるような、第１の速度Ｖ１よりも遅く、第２の速度Ｖ２よりも速い第３の速度Ｖ３で行い、（既に第２の合金でコーティングされている）繊維はその長さの一部が、ゼロでない厚みを備え、その周縁部全体を占める第３の合金のコーティングによって覆われるようなステップと、および
ｎ）第３の合金のコーティングが固体になるまで冷却するステップ。

本発明の方法は、繊維、特にセラミック繊維と、繊維が埋め込まれるマトリックスを構成する金属合金とのどのような組み合わせにも適用できる。

Claims (6)

1. 主方向Ｄに延びる繊維（１０）上に第１の金属合金のコーティングを堆積させる方法であって、
   ａ）第１の金属合金の第１の塊（２０）を提供し、この合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ１を占めるように、前記第１の塊（２０）をその融解温度より高く加熱するステップと、および
   ｂ）前記繊維（１０）の長さの少なくとも一部分が前記第１の金属合金のコーティング（２５）によって覆われるように、前記繊維（１０）が延びる方向に沿って前記液体の第１の塊（２０）を通して上流から下流へ前記繊維（１０）を第１の速度Ｖ１で移動させ、コーティングは、前記主方向Ｄに対して直角な平面内の繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備えるステップとを含み、
   ステップａ）の前に
   ｉ）前記第１の合金の融解温度Ｔ_Ｆ１よりも厳密に高い融解温度Ｔ_Ｆ２を有する第２の金属合金の第２の塊（２２０）を提供するステップと、
   ｊ）前記第２の塊（２２０）をその融解温度よりも高く加熱して、第２の合金が液体状態であり、かつ空間Ｅ２を占めるようにするステップと、次いで前記繊維（１０）を前記第２の合金を通して上流から下流へ移動させるステップであって、この移動の間に第２の合金が吸着される条件が、粘度−キャピラリー条件下にあるように、繊維の長さの前記部分にわたり、繊維の周縁部全体にわたってゼロでない厚みを備える前記第２の金属合金のコーティング（２２５）によって繊維（１０）が覆われるように、この移動を第２の速度Ｖ２で行うステップと、および
   ｋ）第２の合金の前記コーティング（２２５）が固体になるまで冷却するステップが実施されることを特徴とする、方法。
2. 前記プレコーティング速度Ｖ２が、前記コーティング速度Ｖ１よりも厳密に遅いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の金属合金が、前記第１の金属合金で脆化する相を生成しないことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２の金属合金が、前記第１の金属合金中に存在する少なくとも１つの化学元素を含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１の金属合金がチタン合金であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１の金属合金が、Ｔｉ−６２４２チタン合金であり、前記第２の金属合金は、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、およびＷにより構成される群からの少なくとも１つの元素を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。

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